水下沉底目标回波的小波谱重排时频分析及其匹配检测

在浅海沉底目标主动声探测中,强混响背景下回波有效特征表征是目标分类的基础。根据工程需要讨论了Wigner-Ville,短时傅立叶变换(STFT)和小波重排谱下回波时频特征的提取过程,分析了混响与目标回波的耦合特性。提出构造基于小波尺度谱重排的时频检测器,在时频面实现目标信号和混响分离,以小波重排谱来表征回波,可取得较好的效果,在此基础上设计时频匹配检测器,以达到较好的目标检测性能。湖试数据分析表明小波尺度谱重排联合二维匹配检测器能压抑混响,提高信混比约2dB.     

单侧感音神经性听力损伤患者的失匹配负波小波时频分析

目前,对失匹配负波(MMN)的研究主要集中在时域上观察负波的波形与潜伏期。本研究的目的在于利用小波时频变换对神经认知功能的结构及强度进行分析,以此作为鉴别听力损伤后中枢反应的标志。利用128导联电极记录左侧感音神经性听力损伤人群和听力正常人群的MMN,经过小波时频分析,发现MMN波段能量主要集中在低频段(0~4Hz),分别统计计算两组人的MMN在低频段的小波功率谱,结果表明,正常人与听力受损患者的小波功率谱值存在显著性差异,可见,这种与功能性神经元网络激活相关的时频小波变换能作为特定神经认知功能的判断工具。     

胶合板加载损伤的声发射信号小波包特征提取

为识别胶合板的不同损伤类型,将小波包时频分析与能量谱相结合,提出基于时频和频段能量占比的胶合板损伤声发射信号特征提取方法。结果表明:3层胶合板表板断裂信号以膨胀波和弯曲波模式并举,频谱较宽,能量主要集中在小波能量谱的第1、2、3、4和7频段;5层胶合板表板断裂信号频率单一,幅值较高,以膨胀波为主;整板断裂主要以弯曲波模式为主,频率较低,能量多集中于第1、2频段;脱胶和3层板整板断裂信号波形为膨胀波和弯曲波混合型,弯曲波为主,能量多集中于第1、2、3、4频段。实验表明,频谱、小波包时频、小波包能量谱联合分析,能够识别各种加载破坏形式对应的声发射信号特征。     

单侧感音神经性听力损伤患者的失匹配负波小波时频分析

目前,对失匹配负波（MMN）的研究主要集中在时域上观察负波的波形与潜伏期。研究的目的在于利用小波时频变换对神经认知功能的结构及强度进行分析,以此作为鉴别听力损伤后中枢反应的标志。利用128导联电极记录左侧感音神经性听力损伤人群和听力正常人群的MMN,经过小波时频分析,发现MMN波段能量主要集中在低频段(0～4Hz),分别统计计算两组人的MMN在低频段的小波功率谱,结果表明,正常人与听力受损患者的小波功率谱值存在显著性差异,可见,这种与功能性神经元网络激活相关的时频小波变换能作为特定神经认知功能的判断工具。
     

以变换时频能量谱技术在地震层序划分中的应用

小波时频能量谱是在小波变换时频分析基础上,计算小波频变能量。将小波变换时频能量谱技术与层序地层学理论相结合,以寻找不同类型沉积旋回与小波能量谱之间的对应关系,为地震层序的划分以及沉积相分析提供理论依据。通过对理论模型和实际资料的计算表明,小波时频能量谱方法分析研究沉积旋回体是可行的,可揭示地下沉积旋回体相关信息,有利于研究沉积旋回体的内部结构和物质成分的分布。     

基于Morlet小波尺度参数寻优的匹配追踪时频分析

与短时傅里叶变换、连续小波变换、广义S变换等时频分析方法相比,匹配追踪方法具有更高的时频分辨率,但传统的贪婪迭代算法计算效率较低。以Morlet小波作为时频原子进行匹配追踪,通过分析尺度因子不同时Morlet小波时频原子在时间域的形态,比较信号向频率、相位和延时相同,仅尺度因子不同的不同时频原子投影的投影值,认为尺度因子对时频原子的形态具有较强的控制作用,因而对时频原子和信号局部特征的匹配性能具有较强的控制作用。基于以上分析,在利用复地震道计算信号的瞬时信息作为时频原子频率、相位和时延等参数的基础上,对Morlet小波时频原子的尺度参数首先进行一维寻优,在得到最佳尺度因子基础上对时频原子参数进行微调,提高了计算效率。针对模型测试了算法的有效性及在去除噪声和薄层厚度求取等方面的应用前景。     

时频测试方法在脑电信号分析中的应用

脑电波反映了通过感觉器官的各种信息的传递和处理过程，具有非常大的信息量。越来越多的证据表明，脑电波异常与脑病变具有密切的关系，临床上也越来越多地借助于脑电图来对癫痫、脑肿瘤、智力状况等疾病进行诊断。而脑电信号特征波的有效提取可以为医生的临床诊断提供更多的依据，以提高诊断的准确性。在对脑电的研究过程中，人们已经在临床上使用了各种时域和频域测量与分析方法，在理论上探讨了某些时频测试方法应用于脑电信号特征波形提取和分析的有效性，但临床应用未见报道。从临床应用及科学研究的目的出发，在“虚拟式脑电测量与分析仪”中集成了Gabor变换、Wigner分布、Choi—Williams分布、小波变换等各种时频测试分析方法来提取脑电信号中的特征波。分析表明，针对不同的目的和不同的特征波，选用不同的时频测试分析方法，可以获得满意的结果。     

城市轨道交通钢轨波浪形磨耗检测仿真研究

城市轨道交通钢轨波浪形磨耗会增加养护维修费用,降低乘车舒适度,引起噪声,甚至危及列车安全.为了检测钢轨波浪形磨耗,提出了一种基于运营车辆转向架加速度的钢轨波磨检测技术.利用SIMPACK多体动力学软件建立含有波磨病害的车辆-轨道模型,采集该状态下的车辆转向架加速度数据,应用经典的时频域分析、小波分析及希尔伯特黄变换分别对基于波磨病害的转向架加速度信号进行分析并提取出时频特征进行病害识别.仿真结果表明:利用连续小波分析提取的频域特性及经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)得到的特征振动模态可用于波磨病害的检测和识别,从而验证了利用SIMPACK仿真模型进行钢轨波磨检测的可行性.     

利用静态小波变换的非定常阵风分析与模拟

在塔克拉玛干沙漠风沙环境中进行野外风场定位观测,得到了具有典型非定常特征的输沙阵风.引入静态小波变换分析了阵风小波系数的非高斯分布特征和时间演化规律,针对其时频特征,推导出各尺度小波系数与目标风速谱的能量关系,采用反映湍流间歇性的Log-Poisson级串模型辅助生成小波系数,建立了基于静态小波逆变换的非定常阵风人工生成方法,并可通过调节低频段系数生成任意非定常波动规律.结果表明:自然阵风与Karman风速谱吻合良好,在惯性子区符合湍流-5/3定律,且具有明显的间歇性和局部自相似性;基于静态小波逆变换法实例模拟人工风速序列,具有与自然阵风类似的湍流统计特征,证实了该方法的有效性.     

基追踪在齿轮损伤识别中的应用

针对齿轮的振动特点,设计了复合过完备时频字典,利用基追踪方法在匹配信号特征结构、直接提取特征信息方面的优势分析了齿轮箱的现场测试振动信号.根据基追踪分解结果,在时频联合域内提取了齿轮局部损伤的周期性冲击特征,识别了齿轮点蚀缺陷.与短时Fourier变换和小波变换等时频分析方法进行了对比分析,验证了基追踪检测齿轮损伤的有效性.     

基于时频和形态学滤波的长时间能量积累检测

为了检测强噪声背景下长积累时间、低信噪比、信号波形未知的机动目标，提出了一种时频分析和形态学滤波检测的方法．利用时频分布聚集信号能量在其瞬时频率曲线附近，而散布白噪声能量在整个时频平面上的特点，应用时频分布、阈值处理和数学形态学滤波估计高能量时频支撑区域，并累积这些区域的时频能量以构造检验统计量进行统计判决．该方法不需要先验波形信息，检测积累时间不受处理方法的限制，可在更长观测时间内检测噪声环境中的微弱机动目标．仿真实验表明，在信噪比为-9dB、虚警概率为10^-5时，检测概率可达99％．     

基于多项式拟合的高速铁路高低轨道不平顺功率谱分析

根据某高速铁路轨道的高低轨道不平顺实测数据,基于改进的welch周期图法计算原始高低轨道不平顺功率谱密度,从波长角度提出了功率谱密度的7阶多项式拟合谱模型.通过谱密度反演算法对高低轨道不平顺序列进行数值模拟.提出了基于上、下界限谱的轨道质量评判标准.实验结果表明,提出的拟合谱模型比高速铁路无砟轨道幂函数分段拟合模型更适合于该线路的谱分析.通过本文拟合谱与时速200 km/h等级提速线路拟合谱的比较,表明该线路在波长3.3～5 m波长范围内有不平顺的趋势.为轨道不平顺的评判和线路维修提供了建议.     

水下目标LFM回波的小波尺度谱重排及匹配检测

在浅水混响限条件下,为提高水下小尺度目标检测性能,结合宽带线性调频(LFM)信号回波目标信息量大、混响背景相关性弱的特点,提出对目标宽带回波进行时频谱重排压制混响,再进行匹配检测的方法.通过比较目标回波的短时傅里叶变换和小波尺度重排谱时频表征,发现小波尺度谱重排能较好地实现目标信号和耦合混响的分离.再结合匹配滤波的定位特性设计基于小波尺度重排谱的时频匹配检测器.仿真和测试数据分析表明,文中方法的检测性能优于传统匹配滤波约4 dB,在混响背景下,时频匹配滤波器仍能对水下目标进行有效定位,且能较好抑制旁瓣.     

基于连续小波互谱的宽带Chirp信号DOA估计

提出一种时频域宽带源波达方向（DOA）估计算法．该算法通过计算参考阵元和其他阵元的连续小波互谱，构造出一种新的时频域数据向量模型，并利用Chirp信号的局部窄带特性，在信号的主要能量聚集区选择时频点构造时频相关矩阵代替传统的阵列相关矩阵，进行特征分解实现信号的DOA估计．该方法同时在空域和时频域进行处理，充分利用了时频分布的能量聚集性，实现了非平稳信号时频域的分离，仿真结果验证了新方法的有效性．     

沪昆线与金温线轨道不平顺谱的分析

首先比较了国内轨道不平顺统计谱与国外轨道标准谱的差异.根据沪昆和金温两条线路的轨道不平顺检测数据,利用Matlab编程计算功率谱(PSD)和轨道质量指数(TQI),结果表明,沪昆线路轨道不平顺功率谱要明显好于美国六级铁路的不平顺谱,而金温线轨道谱接近于美国五级铁路的不平顺谱.利用相干函数对轨道不平顺与车体的垂向和横向振动加速度进行相干分析,并结合车体加速度功率谱分析,归纳出轨道不平顺不利波长的范围,为轨道的养护维修和管理提供了理论和实践指导.然后再对各项轨道不平顺谱值进行积分,得出TQI单项指数与各轨道不平顺谱面积值具有很好的相关性,从而验证了用功率谱评价轨道质量的可靠性.最后建议将轨道不平顺功率谱作为控制提速线路轨道质量的主要指标之一.     

基于高分辨率时频面滤波的动液面信号识别与提取

提出采用具有高分辨特性的同步挤压小波时频变换来获得含噪动液面信号的时频分布,从时频平面上识别出动液面信号的时频能量分布并将其截取出来,采用同步挤压重构公式得到滤波后的动液面信号,根据该信号波形出现大幅突变的位置(采样点序号)和采样频率即可确定其出现的时刻点.通过与采用小波变换取得的时频平面相对比,同步挤压小波时频平面的...     

基于谐波小波分析的管道小泄漏诊断方法

在长输管道泄漏诊断过程中,复杂噪声背景下的管道小泄漏信号往往难以检测,更无法准确提取小泄漏负压波信号拐点进行泄漏点定位,为此提出基于谐波小波分析技术的小泄漏信号识别与负压波拐点准确提取方法.介绍r谐波小波分析的基本原理及其快速算法,利用谐波小波时频图、时频等高线图以及时频剖面图挖掘管道泄漏敏感特征,准确提取负压波拐点,实现了对长输管线小泄漏的故障诊断.现场采集复杂噪声背景下的输油管道小泄漏信号,分别采用Daubechies小波与谐波小波进行分析对比.试验结果表明,谐波小波泄漏检测法在噪声干扰下对小泄漏信号识别的准确率较高,为长输管道安全输送提供了可靠的保障.     

磨矿过程控制中专家操作人员脑电特征分析

面向选矿生产系统的优化和智能升级,为进一步保证产品的质量和产量,针对磨矿过程中操作人员行为因素的评定和量化问题,提出一种基于脑电信号(EEG)特征的实时分析方法.首先采用小波分解的方法提取大脑不同脑区的δ,θ,α和β波节律.然后通过小波各尺度的能量序列、分布计算不同脑区EEG的小波熵,根据小波熵的熵值比较确定待分析的脑区.根据小波时频分析的结果确定谱特征(α+β)/(δ+θ+α+β),最后采用B样条拟合及滑动窗,进行实时评定.结果表明,提出的量化指标可以在一定程度上反映操作输出的粒度曲线的变化趋势,能够较为客观地评定操作人员的行为因素.     

基于频域分析方法的轨道高低不平顺敏感波长的研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据车辆-轨道垂向耦合系统的振动传递特性,计算轨道高低不平顺敏感波长的精确值,研究轨道高低不平顺敏感波长的分布特征以及车辆运行速度对敏感波长的影响规律。研究结果表明:基于车辆-轨道垂向耦合系统的振动传递特性,可以得出轨道高低不平顺敏感波长的精确值;轨道高低不平顺敏感波长可以分为2个部分,其中,一部分为波长大于5 m的中、长波段,该波段中敏感波长分布较离散,另一部分为波长小于5 m的短波段,该波段中敏感波长分布较密集;车辆运行速度对敏感频率及敏感波长有较大的影响,随车速的增大敏感频率出现"频移现象",具体表现为敏感频率随车速的增大而增大;但是敏感波长并不是随车速的增大而单调递增的,而是由敏感频率的"频移"速率与车速增大速率的比值决定的。     

轨道随机不平顺与车辆动力响应的相干分析

介绍了现场实测的轨道随机不平顺数据和根据轨道不平顺模拟的轨道不平顺随机时域函数 ,作为车辆 -轨道系统动力仿真计算的激扰输入 ,计算轮轨作用力及车辆的各种响应 .利用中国高速低干扰轨道不平顺谱、中国某干线实测轨道不平顺谱和美国六级轨道不平顺谱作为仿真计算的激扰 ,计算了各种速度下的轮轨力和车辆动力响应 ,并进行了比较 .最后通过对轨道不平顺与车辆动力响应的相干性分析 ,得出了轨道随机不平顺影响轮轨作用力和车辆运行品质的最不利波长